钻孔灌浆和排水工程.docx
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钻孔灌浆和排水工程
第九章钻孔、灌浆和排水工程
9.1工程概况
厂区地层为泥盆系写经寺组、黄龙组、马鞍组、栖霞组、二迭系茅口组。
其中栖霞组分为15段，部分为Ⅳ类围岩；马鞍组和黄龙剪切带为Ⅴ围岩，其余为Ⅱ类、Ⅲ类围岩。
厂区的灌浆工程主要分布在进水塔、引水洞、主厂房、母线洞、交通竖井、尾水洞、勘探平洞、施工支洞和地质缺陷处理；钻孔工程分布在等工程。
各部位施工项目及工程量汇总见表9—1。
表9—1主要工程量汇总表
类别
部位
接触灌浆
帷幕灌浆（m）
回填灌浆
固结灌浆（m）
排水孔
（m2）
钻孔
进尺
（m2）
Φ56钻孔
进尺
Φ56
进水塔
7849
4830
引水洞
21105
3264
3264
11025
17903
17903
主厂房
142
4156
4156
5275
软岩置换
2205
210
210
母线洞
2647
210
210
739
交通竖井
116
53
53
138
通风及管道洞
101
主厂房帷幕洞
10926
10926
1043
尾水洞上段
2310
3360
3360
上平段灌浆洞
525
38#勘探洞
221
施工支洞
2554
3981
合计
21105
14190
14190
22788
33741
30722
10234
9.2施工原则
本钻孔及灌浆工程分散且不集中，施工干扰较大，因此，施工必须根据如下依据和原则进行：
1、钻孔及灌浆属隐蔽性工程，施工严格按招标合同文件、设计图纸进行；
2、按照“水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL62-94）”等有关规程规范进行施工；
3、严格按照监理人的指令和通知单及修改通知单进行施工；
4、根据监理人批准的经灌浆试验确定优化的灌浆参数、灌浆施工工艺、灌浆施工技术进行施工；
5、结合开挖、砼衬砌的施工，合理安排钻孔工程和厂房尾水系统工程施工程序，精心组织，严格工艺，文明生产，确保钻孔及灌浆工程施工的质量和安全。
9.3施工布置
9.3.1.施工用风、水、电
钻孔及灌浆施工用风、水、电沿用开挖、砼浇筑时的风水电系统，容量不足的重新更换或配置，确保施工连续进行。
9.3.2.制浆站布置
厂区的灌浆工程主要分布在进水塔、引水洞、主厂房、母线洞、交通竖井、尾水洞、勘探平洞、施工支洞和地质缺陷处理灌浆施工。
根据这一特点，制浆站的布置采取随工作面就近布置、固定设置两种方式进行。
1.厂房引水洞、主厂房、母线洞、交通竖井、尾水洞、勘探平洞、灌浆平洞和施工支洞的接触灌浆、回填灌浆、固结灌浆和帷幕灌浆施工，制浆站就近布置，并在砼浇筑完成且达到规范要求的强度以后就展开施工。
2.进水塔基础的灌浆施工，制浆站集中布置在进水塔基础灌浆施工位置，制浆系统供塔基础的灌浆使用。
9.3.3.施工作业平台
钻孔及灌浆作业平台使用Φ1.5″钢管搭设施工作业平台或作业平台车进行施工。
尾水隧洞段搭设满堂脚手架，其它部位根据钻孔孔位及灌浆范围搭设脚手架或作业平台车进行作业。
引水洞基础上平段帷幕灌浆按设计要求在浇筑盖重砼后，再进行钻孔和灌浆作业。
9.3.4.废浆、废水的排放
钻孔及灌浆施工产生的废浆、废水，采取沉淀、过滤再集中抽排的方式进行。
沉淀、过滤后的残碴采用袋装后集中运走，保持施工现场文明生产。
钻孔及灌浆施工布置见图6-63。
9.4灌浆试验及灌浆材料
9.4.1.灌浆试验
为了保证灌浆工程达到设计要求，在正式灌浆（指隧洞灌浆工程）开始前，由业主、设计、施工单位共同商定，选取地质条件与实际灌浆区域相似的地段进行生产性灌浆试验，并进行围岩变形观测，试验包括浆液试验和现场灌浆试验，试验按照下列要求进行：
1、水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL62-94）；
2、设计提供的图纸及技术要求进行；
3、经监理人批准后的灌浆试验大纲；
通过试验取得可靠的技术参数及施工工艺,为隧洞全面展开及优化灌浆工作打下一个良好的基础。
9.4.2.灌浆材料
1、水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥出库使用前需对质量作出鉴定，并保证新鲜，不结块，严禁使用不合格水泥。
水泥标号回填灌浆为P.O.425#；固结灌浆为P.O.525#。
2、回填用砂使用质地坚硬的机制砂或与工程师共同鉴定的合格砂源，其选材原则为不含土团，硫化物和有机物等，粒径不大于2.0mm，细度模数不大于2，并能保证泵送。
3、拌制浆液的用水需符合拌制砼的用水。
4、灌浆中如需掺用其它外加剂，其掺量必须通过试验确定，并经监理人批准后方可使用。
9.4回填灌浆
9.4.1.施工顺序
由于厂房系统洞室较多，灌浆施工必须在砼浇筑结束、强度达到规范要求的强度下尽早展开，以便为后续工程提供施工场地，尽量减少施工干扰。
回填灌浆份区段进行，按每50m左右长度分为一个区段，每一区段的端部封堵严密。
同一区段的同次序孔全部钻出后再进行灌浆。
灌浆施工从隧洞较低的一端向高的一端推进。
回填灌浆施工按两个次序进行。
采用分序加密，填压式灌浆法灌注。
先施工
序孔，后施工
序孔。
两次序孔灌浆时间间隔不小于48小时。
、
序孔分类编号，交替布置。
9.4.2.回填灌浆施工工艺
回填灌浆施工工艺流程见下图。
9.4.3回填灌浆施工技术措施
回填灌浆在该部位衬砌砼达到70%设计强度后进行，回填灌浆分区段分两个次序加密进行施工。
回填灌浆的造孔使用手风钻进行。
先预埋二根灌浆管（一为进浆管,另一为排气排水排稀浆管），然后扫孔入岩20cm，孔径不小于φ38mm，并测记砼厚度和空腔尺寸。
回填灌浆的浆液配比一序孔为0.6:
1（W/C），二序孔采用1:
1、0.6:
1（W/C）；灌浆过程中，若遇到耗浆量过大，则改灌水泥沙浆，其掺入量通过试验确定，报监理人批准后执行。
回填灌浆的压力为0.2～0.3MPa，具体实施按监理人批准的灌浆压力执行。
回填灌浆一序孔串浆待排出浓浆后堵死，串浆孔视为灌浆结束。
二序孔串浆时进行扫孔后重新复灌；隧洞超挖较大的位置根据实际情况预埋不少于2根的灌浆管，在全面回填灌浆前进行施工，灌浆材料采用水泥砂浆。
灌浆过程中如发现漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、加浓浆液、降低压力、间歇灌浆等方法处理。
回填灌浆施工工艺流程框图
回填灌浆在规定的压力下，灌浆孔停止吸浆，并继续灌注5min后，即结束该孔灌浆施工。
回填灌浆结束以后，与固结灌浆孔位相同的孔不进行封孔，其它孔用水泥砂浆球捣实封满，孔口与砼面齐平。
9.4.4回填灌浆质量检查
1、回填灌浆的质量检查在该洞段灌浆结束7天以后进行,检查孔的数量为灌浆总孔数的5%；检查孔的位置由工程师根据施工资料成果与设计、监理人共同确定。
2、回填灌浆采用压浆法进行检查，在设计规定的压力下，灌注2:
1（W/C）的水泥浆，起始10min内注入量不超过10L，即为合格。
否则，按监理人的指示进行处理。
9.5固结灌浆施工
9.5.1固结灌浆施工工艺流程
固结灌浆施工工艺流程见下图。
固结灌浆施工工艺流程框图
9.5.2固结灌浆施工技术措施
1、固结灌浆在回填灌浆结束7天后进行，固结灌浆分区段并按照环间分序、环内加密的原则分四个次序进行施工。
2、固结灌浆孔采用梅花型布置，一般采用浇砼前下预埋管放铅丝或插钢筋作记号，排间分序，排内加密，下膨胀灌浆塞的灌浆方法施工。
3、固结灌浆的钻孔孔深不大于5m的孔用手风钻或轻型凿岩钻机造孔一次成孔，采用56mm或38mm钻头成孔；孔深大于5m的孔用轻型凿岩钻造孔，按灌浆分段段长钻孔，采用56mm钻头成孔。
孔位偏差不大于10cm，开孔角度偏差不大于2°，孔深误差为±20cm。
4、钻孔过程中注意回水颜色及地层的变化，遇有断层、破碎带、地下涌水及其它异常现象，及时向监理人汇报，并与业主、监理人、设计单位共同商定处理办法。
钻孔过程中若孔口不返水，则立即停止钻进，先按正常灌浆处理结束后，再继续钻进。
5、固结灌浆孔灌浆段长：
孔深≤6m时作为一段灌注；>6m时或地质条件不良地段分段灌注，或者由监理人决定。
6、固结孔钻孔完毕后即进行冲洗，冲洗水压力为灌浆压力的80%；若该值大于1MPa，则采用1MPa；若使用风冲洗，冲洗风压力为灌浆压力的50%，且不超过0.5MPa。
7、固结灌浆灌前选择总孔数5%的孔进行单点法压水试验，压水孔位布置在断层、裂隙发育的位置，并具有代表性；压水试验的操作按照国家规范（SL62-94）及设计要求相关条款执行。
8、固结灌浆的浆液配比采用3:
1、2:
1、1:
1、0.8:
1、0.6:
1、0.5:
1（W/C），浆液变换标准及灌浆过程中特殊情况的处理按照国家规范（SL62-94）及设计要求相关条款执行。
9、固结灌浆采用单孔灌浆的方法。
在注入量较小的地段，同一环上的灌浆孔采用并联灌浆，孔数为2个，且孔位保持对称。
当孔口不在同一高程时，其孔口之间相对高程差不大于3.5m。
10、固结灌浆在规定的压力下，当单耗量不大于0.4L/min，群孔单耗量不大于0.8L/min时，继续灌注30min后，结束灌浆。
11、固结灌浆结束以后，排除孔内的积水和污物，采用注浆机配合人工进行封孔；若灌浆后仍有渗水的孔，则采用灌浆机进行压浆封孔；所有的灌浆孔保证封孔后无渗水，孔口抹平、光滑并与砼表面齐平。
12、有地下涌水的固结孔，灌浆前测定涌水压力，灌浆时适当增加灌浆压力。
灌浆工作结束后，采取屏浆措施。
屏浆时间不少于一小时，然后在孔口封闭，用机械封孔法继续灌注，灌注结束后，关闭孔口闸阀，待凝4～8h，直至该孔认为合格时为止。
9.5.3.固结灌浆质量检查
1.固结灌浆质量检查在该洞段灌浆结束3天后进行，检查孔的数量不少于灌浆总孔数的5%，检查孔的位置根据施工资料成果与设计、施工共同确定。
2.固结灌浆采用单点法压水试验方式进行，压水后ｑ值达不到设计要求的孔，按工程师的指示进行处理，直到满足设计要求为止。
9.6帷幕灌浆
9.6.1钻孔
钻孔严格按照设计图纸所要求的规定进行，采用回转式地质钻机清水钻进，原则上用金刚石钻头。
1、帷幕灌浆开孔孔径76mm，钻入岩石10~20cm，下入Ф74mm薄壁钢管（底端要止水），改用金刚石钻头由基岩面算起钻入岩石2m，进行第一段灌浆，灌浆结束后下入Ф73mm钢质孔口管到孔底（上端露出孔口10cm），注入0.5：
1的水泥浆，待凝三天后，改用Ф56mm孔径按灌浆分段段长分别钻孔。
2、钻孔时严格按照排序、孔序进行。
第一段施工，为保证施工连续进行，经监理人同意，可按孔序顺序进行一次性钻灌并注入口管。
3、钻孔过程中，严格按规定的孔向钻进，及时进行孔斜测定，调整偏差。
孔位偏差不大于10cm，段长误差不大于±30cm。
4、遇断层、破碎带、溶洞地质不良地段，可采取小段长办法钻孔与灌浆。
钻孔过程中注意地层变化，回水颜色，返水量情况，特别是在断层破碎带或涌水或溶洞、溶隙地段，需做祥细记录。
若有较大异常现象，及时向监理人汇报，商讨适宜的处理措施。
5、所有钻孔统一编号，认真做好原始记录。
9.6.2冲洗
1、灌浆孔在灌浆前，均先按监理人的指示采用风水联合冲洗或用导管通入大量水流，从孔底向孔外冲洗的方法对裂隙进行冲洗，待返清水后延续10分钟结束。
单孔冲洗时间不小于2小时，串通孔冲洗时间不小于2小时。
2、冲洗压力：
冲洗水压采用设计灌浆压力的80%且不大于1MPa，冲洗风压采用设计灌浆压力的50%且不大于0.5Mpa。
3、对于破碎带、断层夹泥的固结孔，可采用脉冲法冲洗或风水联合冲洗。
灌浆孔冲洗后，因故没有灌浆，间隔时间超过8小时，该孔若灌浆时，灌浆前再进行一次冲洗。
9.6.3压水试验
1、压水试验在裂隙冲洗后进行。
灌浆开始时，先在一次序孔中选取占被灌总孔数的20%作为灌前压水孔。
压水试验的压力为设计灌浆压力的80%且不大于1MPa，压水时间为20min，每5min测读一次压水流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。
2、先导孔采用自上而下分段卡塞进行压水试验，并按施工图要求采用五点法或单点法。
其它各次序孔的各灌浆段，只进行简易压水试验。
检查孔采用五点法进行压水试验。
9.6.4灌浆次序与施工方法
帷幕灌浆分3序孔进行施工，施工次序为：
首先钻灌第I次序孔，然后钻灌第II次序孔，最后钻灌第III次序孔。
钻孔为逐序加密。
帷幕灌浆采用小口径孔口封闭灌浆法施工。
即将灌浆塞设置在孔口，自上而下分段钻进，逐段灌浆。
1、灌浆压力由灌浆试验确定，由监理人批准同意后采用。
2、灌浆浆液的水灰比为5:
1、3:
1、2:
1、1:
1、0.8:
1、0.6:
1、0.5:
1等七个比级。
3、灌浆时，当压力保持不变，吸浆量均匀减少；或者吸浆量不变，压力均匀提高时，则保持水灰比不变，继续灌注。
4、当某一浆液灌入量已达300L以上，或灌注时间已达1h，此时灌浆压力及吸浆量改变不明显时，则改浓一级浆液灌注。
当灌入量大于30L/min，视具体情况越级变浓。
5、灌浆过程中，发现被灌浆液变浓时，重新测定浆液比重与原配浆液比重并详细记录，同时查明原因，随时调整。
6、已使用最大浓度灌注，吸浆量还很大，经监理人同意后采用低压慢灌，间歇灌浆或加砂和速凝剂等方法。
7、灌浆中发生串浆，拟采取下列处理措施：
（1）被串孔正在钻进时，立即停钻。
（2）串浆量不大，可于灌浆的同时在被灌孔内通入水流。
（3）条件可能下，被串孔与施灌孔同时灌注。
否则用浆塞塞于被串部位以上1～2m处。
8、被灌孔的灌浆工作因故中断时按下列原则处理：
（1）尽可能及时恢复灌浆；
（2）超过30min时，应立即冲洗，如冲洗无效应扫孔重灌；
（3）复灌时应使用最大水灰比，如灌浆量与原灌浆中断时的灌浆量相比减少很多，或停止吸浆，应及时请示工程师采取处理措施，并详细记录。
9、帷幕灌浆灌浆孔段结束标准：
达到设计规定的压力；
耗浆量不大于0.4L/min；
再持续灌注30min。
10、全孔复灌：
每个孔最后灌浆段灌浆结束后，将灌浆塞塞在孔口全孔复灌一次。
11、灌浆结束，经监理人同意后及时封孔，封孔采取机械压浆发封孔，每孔分两段自下而上进行压力灌浆封孔。
封孔时作好记录备查。
12、帷幕灌浆时，灌浆过程中使用灌浆自动记录仪自动监测浆液流量及压力，并注意被灌地段的变化，以防产生过大的变形。
在灌浆全过程中,选择几个有代表性的部位安装抬动观测百分表进行抬动观测。
灌浆时若抬动值大于设计给定值时，立即降低灌浆压力，详细记录并报告监理人进行处理。
13、灌浆过程中安排专人观测并记录抬动变化情况，变位值大于要求控制值时，立即降压或停灌待凝。
9.5.3帷幕灌浆质量检查
1、帷幕灌浆质量检查采用压水试验和用孔径110~130mm回转式钻机取岩芯检查。
2、检查孔布孔原则为地质条件差、耗浆量大、灌浆施工出现事故等部位为重点布孔区，其孔位与设计、监理人共同商定，检查孔数量不少于灌浆孔总数的10%。
3、检查孔段压水压力按设计要求进行。
4、压水稳定标准按规范或监理人指令进行。
5、检查孔接触段的合格率达到100%，其余孔段的指标值满足设计规范要求。
6、检查孔结束后，及时封孔。
9.7排水孔施工
本标段排水孔分布于主厂房、母线洞、通风及管道洞、交通竖井和施工支洞内。
9.7.1施工顺序
排水孔在洞室开挖成型后随喷锚支护尽快展开，其施工顺序为：
开挖→喷砼（或钢纤维砼）→排水孔钻孔→安装排水孔孔口装置。
9.7.2施工方法
所以排水孔孔深均在8m以内。
钻孔采用三臂凿岩台车和气腿式凿岩机进行造孔，并搭设简易施工平台进行作业。
排水孔钻孔完成后对排水孔的深度和角度进行测量检查，并记录每孔的孔深和孔斜，经监理人验收合格后，再按设计图纸要求进行排水孔孔口装置的安装。
排水孔孔口装置由人工在简易施工平台上进行安装。
9.8主要机械设备配置
根据施工强度安排，支护工程主要机械设备配置如表9—2。
表9-2灌浆施工主要设备表
设备名称
型号规格
数量（台）
产地
砼搅拌机
0.25m3
4
高速搅拌机
GJ-A
6
水电八局
搅拌机
JJG
3
杭州
灌浆泵
SGB-10-10
10
杭州
砂浆泵
100/15
5
绵竹
回转地质钻机
SGZ-2A
10
杭州
轻型凿岩机
DZ-100
2
国产
手风钻
7655
10
吉林
充气灌浆塞
42～73
12
法国、杭州
声波仪
HTY—C
1
上海
测斜仪
KXP—1
2
杭州
灌浆自动记录仪
GJY-2
8
长委科学院
9.9质量、安全保证措施
9.9.1.施工质量保证
1、由有经验的专业工程师负责本项目的施工，同时组建专业施工队伍，建立施工质量检查机构；每班均有技术员现场值班监督检查，执行“三检”制度，按设计要求、技术规范及监理人的指示施工；上道工序未完工，下道工序不得施工，使每道工序符合质量要求。
2、开工前，做好技术交底与技术培训工作，不合格者不得上岗，按岗位职责各负其责。
3、灌浆设备及器材的性能要充分满足灌浆的要求，并有足够的备用量；各种灌浆材料确认合格、并经监理人批准后方可使用。
4、施工中，认真做好原始记录，做到清晰、真实、准确，专业技术人员及时将原始记录进行汇总，整理分析并报送监理人，以便指导工程施工顺利进行。
5、施工中若出现异常情况，立即采取积极措施，并及时报告监理人。
6、当某灌浆单元工程结束后，立即向监理人提交全套灌浆资料，按监理人指定的检查孔位置及检查方法进行检查。
9.9.2.施工安全措施
1、严格执行《钻孔、灌浆安全施工管理办法》，开工前对施工环境条件及安全施工注意事项进行交底。
2、要求所有人员进入作业区必须正确佩带安全帽，上排架作业必须系好安全带。
3、钻孔、灌浆设备一律做好保护罩，以免机器运转伤人。
4、加强电源管理，经常检查施工排架，防止意外事故发生。
5、坚持做好“每班班前安全会”，并做好记录。
9.9.3.文明施工
1、从工作面移交到进点、施工、退场，随时进行工作面的清理工作，保证工作面的卫生。
2、风动钻孔设备配带消音装置，不允许干钻，减少洞内的污染，保持工作面清洁、干净。
3、施工过程中随时进行废水的抽排，选择适当的地点作废浆沉淀池，冲洗工作面及封孔养护水用工作面所积清水循环使用。
4、在施工中当水泥浆溅到洞室衬砌砼面上时，及时把水泥浆液清洗干净。
5、灌浆管路、风水管路排放有序，电源线路装设安全、整齐。
9.10竣工验收
每个单元工程完工后，应及时向工程师申请验收，并报送下列资料，以供验收时审查。
1、原始记录
（1）钻孔、冲洗、压水、灌浆记录；
（2）变形观测记录；
（3）空腔展示图；
（4）原始材料检测资料。
2、成果资料
（1）灌浆成果一览表；
（2）检查孔成果一览表；
（3）灌浆成果平面图、钻孔平面图；
（4）钻孔成果汇总表；
（5）施工过程中的事故记录及处理结果报告。
3、根据验收要求提供有关资料，验收中提出的问题及时采取必要的处理措施，直到验收合格为止。
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